超声检测在聚合物PVT关系测试中的应用

聚合物加工过程发生物态转变,测试对应的PVT数值变化对于精确控制工艺参数极其重要.概述PVT的检测方法,并研究超声波信号与聚丙烯PVT特性的相互关系.实验显示:在熔融状态超声波声速与聚丙烯比容(密度)存在线性对应关系.可通过超声波来间接测试聚合物熔体密度的变化,为精密加工提供控制的基础.     

超声波测量聚合物熔体密度

通过理论分析和推导,提出了用超声波测量聚合物熔体密度的方法,并采用自行设计的超声波熔体测量装置对聚丙烯进行测试,实验验证了超声波速度与聚合物熔体密度的单值性,从理论及实验两方面验证了该方法的可行性.该方法可用于在线测量聚合物熔体密度以表征聚合物加工过程中熔体的塑化均匀程度,为优化工艺条件及实现注塑过程中的质量控制提供了可能.     

聚合物熔体密度在线测量在精密注射成型中的应用

基于超声波传播速度与传播介质物性参数密切关联和快速响应的特性,通过实验和理论分析得到了超声波传播速度与聚合物熔体密度存在单值对应关系的重要结论;根据精密注塑制品成型周期短的特点,在实验的基础上采用改进最小二乘法,即缩小自变量使其在0～1的范围内可以有效降低拟合阶数,提高运算速度的方法,建立了基于超声波速度单值变量的熔体密度在线软测量模型,并将该软测量模型应用于注射成型过程中对聚合物熔体注射重量的控制;即由该软测量模型得到的在线熔体密度与螺杆截面积的乘积对螺杆注射行程进行积分,可以精确计算出聚合物熔体注射重量,以此实现对注射机成型制品重量的精密控制;理论和实验都验证了基于熔体密度在线软测量的注射量重量控制方法优于传统的体积控制方法,是提高注射成型过程制品重量重复精度的有效方法。     

一种新型聚合物熔体动态密度测量方法的研究

介绍一种聚合物熔体在不同温度及压力状态下熔体密度的测量方法,该方法基于聚合物熔体PVT相互关系原理,将测量微距离的读数百分表安装在改进结构的熔体流动速率试验机上,可以测量出任意熔融温度及压力下的聚合物熔体密度。通过对测量结果进行理论分析发现,聚合物熔体密度测量值符合聚合物自由体积理论,即聚合物熔体密度随温度升高而减小,随压力增大而增大。     

超声波在聚合物浓度检测中的应用

利用超声波检测溶液浓度方法,通过大量实验研究,对不同浓度、不同温度的聚合物溶液进行检测。明确了超声波声速与聚合物溶液浓度存在一定的函数关系。并进一步分析了影响超声波检测聚合物溶液浓度的影响因素。通过超声波频率优选、检测探头长度优化以及温度补偿等试验,提出了超声波检测聚合物溶液浓度的新方法。并在矿场得到了很好的验证。     

超声空化效应移除工件表面颗粒污染理论分析与实验研究

基于超声波作用下空泡的溃灭机制,理论分析了不同频率超声波作用下的颗粒污染物的受力状态,给出表征颗粒污染物移除的数学表达式,并通过数值计算的方式分析超声波各参数对移除率的影响规律。结果表明:超声波频率和超声波声强对移除率的影响较大。通过实验验证,理论结果与实验结果吻合较好。     

超声波对微流道中聚合物流动性能的影响研究

为了研究超声波作用下的聚合物材料流动性能及其影响因素,利用自主开发的聚合物超声波辅助挤出测试系统,进行了超声波作用下聚合物熔体在微流道管壁的剪切力、剪切速率和表观黏度的测试,并在与传统稳态挤出相比较基础上,分析了超声波对微流道中聚合物熔体流动性能的影响。实验结果表明,引入超声振动后,微流道的入口压力降有明显降低,并且随着熔体剪切速率的增加而增大;超声振动作用下聚合物熔体剪切速率存在临界值,当剪切速率小于临界值时,超声下聚合物黏度小于传统稳态挤出聚合物黏度,反之,超声聚合物黏度大于传统挤出聚合物黏度。     

聚合物PVT关系测试技术研究进展

对聚合物PVT关系测试的重要性及应用作了阐述,总结了聚合物PVT数据8个方面的应用;对当今世界上出现的聚合物PVT关系测试技术分别从常规和改进两个方面作了详细说明,常规测试方法归结为直接法和间接法,改进测试技术包括考虑冷却速度、形变对聚合物PVT关系影响的测试技术、基于注塑机挤出机的测试技术、超声波测试技术;并对几种聚合物PVT关系测试产品作了介绍,包括德国SWQ公司的PVT-100分析仪、日本东洋精机公司的PVT测试仪、美国Gnomix公司的高压膨胀计,以及国内聚合物PVT在线测试设备。     

无定型聚合物熔体的PVT特性

采用带有PVT口模的流变仪测定无定型聚合物熔体在压力0～50 MPa,温度453～563 K时的PVT(压力-体积-温度)特性曲线,分别用基团贡献修正胞腔模型(GCMCM)和胞腔模型对实测的PVT数据进行预测.结果表明:在实验中用基团贡献修正胞腔模型的比容平均预测误差较胞腔模型要大得多,其预测精度要略差于胞腔模型,这说明基团贡献修正胞腔模型的应用具有一定的局限性.同时还计算出了2种模型所对应的特征值,并分析了其特征值存在的共同点和差异的原因.     

基于相对声速系数的聚合物薄板表面内应力测量方法

介绍一种聚合物薄板制品表面内应力的测量方法,基于声弹性理论研究聚合物薄板制品表面内应力与瑞利波速度的相互关系。在此基础上提出相对声速系数δ表征法,以无应力状态下的瑞利波速度作为比较基准,即将实时测量的有应力状态的瑞利波速度与无应力状态时的瑞利波速度的差值与之相对比较,通过声速的相对系数,来确定应力存在大小的相对值,以此回避难以测量的聚合物制品的声弹性系数,从而实现聚合物薄板制品的表面内应力相对分布的快速精确测量。通过自制的拉伸实验装置进行了验证,相对声速系数系数δ法得到的实验测量结果与通过应变片测量的结果具有一致性。     

声光衍射法测量不同浓度NaCl溶液的密度

超声波在液体中传播会形成超声光栅。基于声光衍射技术,测量出液体的声速,结合液体的压缩系数,可计算出液体的密度。针对不同浓度的NaCl溶液,研究了声速与溶液密度的关系,提出了一种采用声光衍射技术定标测量NaCl溶液密度的新方法。验证实验表明,测量结果的最大误差小于0.7%,实验的测量结果比较准确,声光衍射测量NaCl溶液密度的新方法是可行的和可靠的。该方法也可推广用于测量其他液体的密度,具有避免测量液体压缩系数困难的优点。     

聚合物PVT特性测试技术及状态方程进展

对聚合物压力?体积?温度（PVT）特性和测试技术重要性进行了阐述。介绍了PVT测试技术的发展现状，其中包括2种传统测试技术：直接加压法（圆筒柱塞法）和间接加压法（封闭液法）；基于传统测试方法改进的测试技术：高冷却速率柱塞法、改进型封闭液法和基于加工成型设备的在线测试技术。并且简述了聚合物PVT状态方程的发展现状。最后，总结了PVT特性和测试技术存在的问题和今后的研究方向。     

聚丙烯及聚苯乙烯发泡体系熔体密度的研究

通过高压毛细管流变仪测量聚丙烯发泡体系的PVT关系,得到一定压力和温度下聚丙烯发泡体系的熔体密度,用于分析发泡体系的毛细管流变特性。与聚苯乙烯和高冲击强度聚苯乙烯发泡体系的熔体密度进行了对比,研究并分析了温度、压力、发泡剂及成核剂含量对发泡体系熔体密度的影响。结果表明:发泡体系的熔体密度均随压力的增大而提高,随温度的升高而降低;在发泡气体的临界压力处,发泡体系的熔体密度产生突变;高压下,发泡剂与成核剂含量对熔体密度的影响很小。     

聚丙烯熔体的超声波降解研究

利用自制的超声波降解试验装置和动态流变仪研究聚丙烯熔体的降解行为.结果表明,超声波作用促使聚丙烯熔体的复数黏度、零切黏度、松弛时间、牯弹性模量和交叉点模量降低,而交叉点频率增加.并建立了超声波作用下聚丙烯熔体动态粘弹性与分子结构演变之间的关系.     

短天然纤维增强聚合物复合材料弹性模量估算

基于短天然纤维增强聚合物复合材料微观力学模型,推导出复合材料拉伸弹性模量的表达式,应用该式估算了聚苯硫醚(PPS)/芦苇和聚乳酸(PLA)/芦苇复合体系的弹性模量并与文献报道的2种弹性模量公式估算值进行比较,结果表明:三者较为接近,偏差接近10%.最后,引用文献发表的PLA/亚麻复合材料拉伸弹性模量测量数据对公式进行初步的验证,结果显示,预测值与实测值较为接近.     

振动力场作用下聚合物熔体分子动力学（Ⅱ）表观黏度的影响

在本文（Ⅰ）报所建立的振动力场作用下聚合物分子运动物理模型和解析模型的基础上，推导出了振动诱导作用下聚合物熔体动态表观黏度与振动频率的关系表达式。通过实例计算和动态流变仪实验验证，证明了该模型的正确性和有效性，并且得出结论：振动力场作用下，聚合物熔体的表观黏度与振动频率密切相关，表观黏度随振动频率增加而减小;当振幅大于聚合物分子链长度时（一般都会大于分子链长度），再增加振幅对表观黏度的影响不大。证明了（Ⅰ）报中物理模型以及数学推导的正确性，为聚合物成型加工工艺制定及成型设备研制提供了理论依据。     

混沌控制在聚合物成型中的应用

介绍了混沌的基本概念及混沌控制的方法。指出聚合物的聚集态是一种混沌态，聚合物状态的转变过程是混沌运动，聚合物熔体破裂现象是混沌运动的一种表现形式。聚合物的成型是一种复杂的混沌运动。振动波的存在，控制和干扰了聚合物熔体流动的混沌性和粘弹性的混沌性，聚合物熔体在振动波作用下运动状态的研究，需要通过混沌理论与实际试验结果相结合来进行。     

纳米粒子在聚合物熔体中分散方法的研究

由于纳米粒子的易团聚性及其与聚合物熔体间较差的亲和性,熔融共混法一般难以使其获得单粒子的分散状态.对反应型溶剂法,母料法、超声波法等可以有效地克服纳米粒子在熔体中团聚的辅助熔体分散方法及其最新进展进行了介绍.     

密度法测量聚乙烯结晶度的实验改进

聚合物结晶度实验的测定通常采用简易的密度法,本文基于实验原理,改进了密度法测量聚合物结晶度实验所用仪器,通过对比改进前后实验结果,发现可以更好地进行实验,也就是说,可以获得显著改善的实验结果,从而验证改进后的实验更能减小实验系统误差,使所测聚合物结晶度相对准确。     

超临界CO2在聚苯乙烯熔体中的扩散系数

微孔发泡材料的质量与超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量和溶解速率紧密相关,采用有限元模拟的方法得出不同条件下的等效扩散系数来表征溶解速率。首先,通过基于体积法的实验装置测出不同条件下超临界CO₂在聚合物熔体中的溶解量;其次,通过COMSOL软件计算得出不同的扩散系数下溶解量的变化,最后通过实验值与模拟计算值之间的对比,得出不同条件下,超临界CO₂在聚合物中的等效扩散系数,并分析了误差来源。结果表明,超临界CO₂在聚苯乙烯（PS）熔体中的溶解量随着压力的增加而增加,相反,随着温度的升高呈下降的趋势;模拟计算所得等效扩散系数与实验保持一致,温度与压力的增大都会提高扩散系数的数值;模拟的溶解平衡时间与实验的溶解平衡时间之间的误差不超过20 %。实验结果与模拟计算的结果吻合较好。因此,计算溶解量及等效扩散系数具有重要意义,可为微孔发泡工艺提供理论指导。